电力行业：微电网运行控制关键技术与应用

国家电网STATEGRID微电网运行控制关键技术与应用南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）NARIGROUPCORPORATION/STATEGRIDELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE国家电网STATEGRID汇报提纲微电网概述Contents典型场景关键技术四应用案例南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）NARIGROUPCORPORATION/STATEGRIDELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE国家电网概述和意义STATEGRID微电网（Micro-Grid）是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网具有微型化、自平衡、清洁性和高效性等特点。微型化电压等级低：系统规模小：电能就地利用。自平衡微电网内部电量的自平衡，与外部电网电力交换很少。清洁性以风力发电、光伏发电等清洁能源为主，清洁低碳。高效性融合电能的各人环节，提高能源利用率，实现节能减排南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）NARIGROUPCORPORATION/STATEGRIDELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE国家电网概述和意义STATE GRID微电网可与大电网并网运行，也可在电网敌障或需要时与大电网断开孤岛运行，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。微电网是促进可再生能源就地消纳，保障高可靠供电的有效技术手段IED大型电厂升压变常规电网枢纽变电站配电变压器配电变压器内燃机内燃机配电变压器商业建筑亚池光伏工厂企业电池商业建筑燃料电池激电网系统居民国家电网STATEGRID汇报提纲微电网概述Contents典型场景关键技术四应用案例南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）NARIGROUPCORPORATION/STATEGRIDELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE国家电网典型场景STATE GRID园区型微电网智能楼宇微电网台区型微电网通过制定智能楼宇屋顶致力于城市园区绿色通过将清洁能源以微光伏、分布式储能、柴油低碳，提高供电可靠性。电网形式接入农网，实现发电机、蓄热锅炉、中央加大新能源开发力度，提清洁能源的就地消纳，可空调等控制策略，实现楼高新能源的渗透率和消纳以有效地就地解决农村地宇微电网绿色经济运行，水平是建设的重要工作。区可靠用电问题。国家电网典型场景STATE GRID风光互补离网型海岛型微电网微电网海岛地区由于远离大高原（偏远）地区等陆，存在电力供应紧张，配电网无法延伸地区，此负荷分散等问题，但是可类地区风/光资源丰富，再生清洁能源丰富，因此因此建立风/光互补型离建立海岛型微电网可以有网型微电网作为配电网一效解决电力供应问题种有益的延伸国家电网STATEGRID汇报提纲微电网概述Contents典型场景三关键技术四应用案例南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）NARIGROUPCORPORATION/STATEGRIDELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE国家电网关键技术问题与挑战STATE GRID问题现状存在技术挑战经济性有待提高新能源为主电源电压频率支撑能力>如何降低建设成本问题：不足导致稳定性问题；>如何降低维护成本问题>并、离网等多种控制模式导致运行>如何提高投资回报率问题，控制复杂;源荷双重不确定性的运行控制问题标准和规范缺失运营模式和市场机制尚不健全>缺乏顶层设计和规划引领>缺之可持续的商业模式>缺乏统一的接口规范和技术标>缺乏成熟的运营模式；准;>相关的激励和政策机制支持》相关标准和规程缺失。南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）NARIGROUPCORPORATION/STATEGRIDELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE国家电网关键技术微电网的设计和规划技术STATEGRID关键技术1：微电网的设计和规划技术遵循”因地制宜”，综合考虑预算、性能和可用性因素，以最大化消纳新能源、安全低碳为目标，兼顾灵活性、经济性、可靠性原则，在设计规划阶段，还需要考虑建设周期、维护成本，构建实用可靠的微电网规划设计体系。源网荷储协调规划平台多能维度设计边界设计点A设计边界设计方案调整安全性经济性时空维度盗M利用率天气影淋社会效益设计边界指标维度国家电网关键技术分布式电源/储能变流器的构网控制技术STATEGRID关键技术2：诸能/分布式电源变流器的构网控制技术微电网的主力电源为风电、光伏等新能源非同步机组，缺乏常规同步机组的支撑能力，扰动和故障会严重景响微电网的稳定运行，储能/分布式电源构网控制技术具有电压频率支撑掌和惯量特性，可以模拟同步机组实现电网支撑，对于增强微电网的稳定性具有重要的意义自适应的故障隔离和保护技术关键技术国家电网STATEGRID关键技术3：自适应的故障隔离和保护技术微电网存在并网和离网等不同运行状态，在并网和离网时短路电流差异很大，造成传统保护的整定和配合困难。自适应故障隔离和保护技术可以自动检测微电网的并网和离网运行状态馈线运行模式动态识别并网运行双端1区双端2区单端1区定值区匹配DG2并网运行DG1定值区划分自适应修改定值区国家电网关键技术高精度源荷预测和安全分析技术STATE GRID关键技术4：高精度源荷预测和安全分析技术基于“源荷”的多源数据（包括供电、用电、气象等），挖掘分布式可再生能源在时间上和空间上的相关性，实现高精度的源荷预测：基于源荷预测实时分析微电网运行的安全边界实现设备异常状态下的预警与微电网的安全分析。变量风电场变量光伏电站变量MTL-(NN-LSTM输入GAPSOHLSTM风光发电功率50-风速适中时风机硬参数共享层出力预测结果数异常数据别除缺失数据补全MTL-CNN-LSTM模型据换处【划分训练集和测试副间点/15m风电场光伏电理归一化处理联合预预测结站预测测结果n果结果RISNNO-1IAGAPSO-LSTM晴天时光伏模30型输出图表多任务学习神经网络出力预测结果预(MTL)(CNNLSTM)误差分析测H间点/15m国家电网关键技术并离网不停电平滑切换技术STATE GRID关键技术5：微电网并离网不停电平滑切换技术并离网切换是微电网运行中的重要环节，在离网转并网过程中，采用同期合闻技术减少并网冲击，在并网转离网的过程中，采用负荷分级和功率控制技术，保障孤岛微网的稳定运行，实现并离网的不停电平滑切换。电网侧同期合闸越前相角电站侧储能控制装置AGOOSE逐次逼近型协调控制装置顿率跟踪采样国家电网关键技术微电网经济运行和优化调度技术STATE GRID关键技术6：微电网经济运行和能量管理技术建立微电网经济运行控制的数学模型，通过控制优化目标和参数，构建阶段优化模型。通过求解优化控制最优解，实现经济运行目标；基于鲁棒优化的能量管理策略，提高微电网运行的经济性。优化目标：m in C = Cpure + Closs + CpsG力系统需求功率MW关峰负得中等负荐储能放电购电成本：Cpure=Cpurcgria - Csell,grid + Cpure,DG 储能充电储能充电运行损耗成本:Clo=Clo.line+C